авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

ИНСТИТУТ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ

ТЕХНОЛОГИЙ

Отчет о деятельности

в 2007 году

Новосибирск

2008

ИНСТИТУТ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

(ИВТ СО РАН)

630090, Новосибирск, пр. Академика М.А.Лаврентьева, 6,

тел.: (383) 330-61-50, факс: (383) 330-63-42

e-mail: ict@ict.nsc.ru

www.ict.nsc.ru Директор Института академик Юрий Иванович Шокин тел.: (383) 330-61-50, е-mail: shokin@ict.nsc.ru Заместители директора по науке:

д.ф.-м.н.

Михаил Петрович Федорук тел.: (383) 334-91-05, е-mail: mife@ict.nsc.ru к.ф.-м.н.

Игорь Алексеевич Пестунов тел.: (383) 334-91-68, е-mail: pestunov@ict.nsc.ru Ученый секретарь к.ф.-м.н.

Ольга Анатольевна Клименко тел.: (383) 330-87-85, е-mail: klimenko@ict.nsc.ru СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………... I. Важнейшие результаты научно-исследовательских работ Института в 2007 году …………………………………………………………………. II. Результаты научно-исследовательских работ, полученные сотруд никами Института в рамках выполнения плановых заданий по приори тетным направлениям фундаментальных исследований РАН …………. III. Конкурсные проекты и гранты, в рамках которых осуществлялась финансовая поддержка научно-исследовательских работ Института….. IV. Научно-организационная деятельность ……………………………... V. Список публикаций …………………………..………………………... Приложение. Справочные материалы ………….………………………... ВВЕДЕНИЕ Институт вычислительных технологий Сибирского отделения РАН (ИВТ СО РАН) создан в октябре 1990 года. С момента создания Институт возглавляет академик Ю.И. Шокин.

В соответствии с постановлением Президиума СО РАН № 250 от 01.08.97 г. за Институтом закреплены два научных направления:

разработка информационно-телекоммуникационных технологий в задачах принятия решений;

математическое моделирование и вычислительные технологии в области механики сплошной среды, энергетики, физики и эколо гии.

В настоящее время Институт представляет интересы Сибирского от деления РАН в области информационно-телекоммуникационных техноло гий, осуществляет развитие, эксплуатацию и оплату внутренних и внешних каналов связи сети Интернет ННЦ СО РАН.

На основании решения Комиссии по государственной аккредитации научных организаций Федеральной службы по надзору в сфере образова ния и науки Министерства образования и науки РФ от 9 июня 2005 года № 1-2005 Институт признан прошедшим государственную аккредитацию сроком на три года.

Общая численность сотрудников Института на 01.12.2007 г. составила 100 человек, в том числе 65 научных сотрудников, из них один академик РАН, 20 докторов и 29 кандидатов наук. В 2007 году 31 человек проходи ли обучение на очном отделении аспирантуры Института и два человека – на заочном отделении. На 01.12.2007 г. в Институте работало 19 сотрудни ков с высшим образованием в возрасте до 33 лет, из них 14 – научные со трудники.

В отчетном году фундаментальные научные исследования в ИВТ СО РАН проводились в соответствии с утвержденными Основными заданиями к плану НИР Института. Эти исследования получили существенную под держку в рамках 68 конкурсных проектов и грантов, среди которых один грант Президента РФ для поддержки ведущей научной школы академика Ю.И. Шокина, 29 грантов РФФИ, 15 интеграционных проектов СО РАН, проектов по программам Президиума и отделений РАН, 6 зарубежных грантов и проектов. Прикладные исследования велись по прямым хозяйст венным договорам. Все задания 2007 года выполнены.

Сотрудниками Института в 2007 году опубликовано 255 работ, из них 3 монографии, 52 статьи в центральной печати, 21 – в зарубежной, 41 – в сборниках трудов международных конференций, 8 учебных пособий.

Институтом успешно проведено восемь научных мероприятий, из них четыре – международного уровня.

На базе Института работают кафедра математического моделирования Новосибирского государственного университета (зав. кафедрой – профес сор В.М. Ковеня) и кафедра вычислительных технологий Новосибирского государственного технического университета (зав. кафедрой – академик Ю.И. Шокин). При Институте организован филиал кафедры прикладной математики и кибернетики СибГУТИ.

В 2007 году было подписано соглашение о сотрудничестве между ИВТ СО РАН и ГУ «Новосибирский центр по гидрометеорологии и мони торингу окружающей среды с функциями регионального специализиро ванного метеорологического центра всемирной службы погоды». На базе Института создан Центр мониторинга социально-экономических процес сов и природной среды.

На базе Института работают Совет Новосибирского научного центра СО РАН по сети Интернет и Научно-координационный совет Целевой про граммы «Информационно-телекоммуникационные ресурсы СО РАН».

На базе Кемеровского государственного университета Институтом со вместно с КемГУ создана и работает неструктурная лаборатория вычисли тельных и информационных технологий.

В 2007 году создана совместная лаборатория вычислительного моде лирования и информационных технологий ИВТ СО РАН и Новосибирско го государственного университета экономики и управления.

При Институте функционирует созданный совместно с ГПНТБ СО РАН Объединенный читальный зал по информатике и вычислительной ма тематике.

Институт издает журнал «Вычислительные технологии», зарегистри рованный Комитетом Российской Федерации по печати 5 июня 1995 года (рег. № 013787).

Институт имеет научные контакты с институтами РАН;

академиями наук Казахстана, Узбекистана, зарубежными организациями: НАТО, НАСА, Технион (Израиль);

Университетом Бирмингема (Великобрита ния);

Мичиганским университетом (США);

Техническим университетом Дармштадта (Германия);

Центром высокопроизводительных вычислений (Штутгарт, Германия);

Университетом Тель-Авива (Израиль), Националь ным центром научных исследований (Марсель, Франция) и др.

При Институте работает созданный совместно с Центром высокопро изводительных вычислений (Штутгарт) Российско-германский центр вы числительных технологий и высокопроизводительных вычислений (руко водители: директор ИВТ СО РАН академик Ю.И. Шокин и директор HLRS профессор М. Рэш).

В отчете представлено аннотированное изложение результатов, полу ченных при выполнении научно-исследовательских работ (разд. I, II);

дан перечень проектов и грантов, выполненных сотрудниками в 2007 году (разд. III);

представлены сведения о научно-организационной деятельности Института (разд. IV);

приведен список публикаций сотрудников Института (разд. V);

в заключительном разделе размещены справочные материалы.

I. ПЕРЕЧЕНЬ ВАЖНЕЙШИХ РЕЗУЛЬТАТОВ НИР ИНСТИТУТА ПО ИТОГАМ 2007 ГОДА Технология численного моделирования пространственных не стационарных течений в проточных частях гидромашин Авторы научного результата:

Черный С.Г., зав. лаб., д.ф.-м.н., тел. 330-73-73;

Чирков Д.В., н.с., к.ф.-м.н., тел. 330-73-73;

Лапин В.Н., н.с., к.ф.-м.н., тел. 330-73-73;

Банников Д.В., аспирант НГУ.

Аннотация Предложены и обоснованы новые постановки задач численного моделирова ния трехмерных нестационарных течений в гидромашинах. Разработанный на их основе инструментарий вычислительного эксперимента в гидродина мике турбомашин реализован в виде программ, зарегистрированных в Феде ральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам: CADRUN/07 (свид. № 2007613517), CADRUN2/07 (свид.

№ 2007613518), CADRUN-opt/07 (свид. № 2007613519) и отмеченных сереб ряной медалью Международной промышленной выставки «Сибполитех 2007». C их помощью промоделированы течения в различных типах гидро турбин и выявлены отличительные особенности возникновения различных типов нестационарности в проточных частях. В частности, новая вычисли тельная технология позволила провести расчет течения в геометрически сложном проточном тракте с вращающимся поперек поля тяжести рабочим колесом.

Сравнение с мировым уровнем Уровень достигнутых результатов соответствует мировому.

Важнейшие публикации 1. Пылев И.М., Малышев А.К., Черный С.Г., Скороспелов В.А. Оптимизацион ное проектирование проточных частей гидротурбин // Тяжелое машино строение. – 2007. – №4. – С. 10-13.

2. Bannikov D.V., Lobareva I.F., Cherny S.G., Chirkov D.V., Skorospelov V.A., Turuk P.A. Multiobjective optimization in problems of hydrodynamics of turboma chines // Proceedings of XIII-th International Conference on the Methods of Aero physical Research (Novosibirsk, 5 - 10 February 2007). – Novosibirsk. – 2007. – Part 1. – P. 22-27.

3. Lapin V.N., Cherny S.G., Chirkov D.V., Skorospelov V.A., Turuk P.A. Methods and approaches for numerical simulation of flows in hydraulic turbines // Proceed ings of XIII-th International Conference on the Methods of Aerophysical Research (Novosibirsk, 5 - 10 February 2007). – Novosibirsk. – 2007. – Part 3. – P. 172-177.

4. Черный С.Г., Чирков Д.В., Лапин В.Н., Скороспелов В.А., Шаров С.В. Чис ленное моделирование течений в турбомашинах. – Новосибирск: Наука – 2006. – 202с.

Рис. 1. 1. Моделирование нестационарного течения в горизонтальной капсульной гидро турбине Саратовской ГЭС в поле тяжести Рис. 1. 2. Сход потока со ступицы рабочего колеса в режиме неполной загрузки Импульсная система пожаротушения на основе твердотопливного газогенератора Авторы научного результата:

Рычков А.Д., г.н.с, д.т.н., проф. тел. 330-86-56, e-mail: rych@ict.nsc.ru;

Шокин Ю.И., директор института, академик, тел. 330-61-50, e-mail: dir@ict.nsc.ru.

Аннотация Предложена схема импульсной аэрозольной системы пожаротушения (ИАСП), представляющая собой устройство раздельного снаряжения для тушения интенсивных очагов возгорания на больших площадях, в котором распыление мелкодисперсного пламегасящего вещества (ПГВ) до уровня наночастиц и транспортировка таких частиц в зону горения осуществляет ся продуктами сгорания твердотопливного газогенератора кратковремен ного (импульсного) действия, имеющими относительно низкую темпера туру и не содержащие окислитель. При воспламенении твердотопливного заряда газогенератора под воздействием продуктов его сгорания происходит компактирование и движение частиц пламегасителя. После их выхода из уст ройства продукты сгорания формируют баллистическую волну низкой ин тенсивности, которая сбивает пламя, а также распыляет и диспергирует пла мегаситель, который в виде аэрозольного облака доставляется в зону горе ния. При испарении частиц ПГВ из-за поглощения ими тепла происходит по нижение температуры газовой фазы в зоне облака частиц, а также генерация паров ПГВ, обрывающих цепные реакции горения. Разработана математиче ская модель функционирования такого устройства, с помощью которой на основе вычислительного эксперимента было показано, что газодинамиче ская структура поля течения, создаваемая ИАСП, обеспечивает эффектив ный транспорт аэрозольных частиц ПГВ и их паров в зону горения, кон центрация которых обеспечивает подавление очагов возгорания.

Рис. 1.4. Схема ИАСП для тушения пожа Рис.1. 3. Схема ИАСП для тушения ров на разливах нефти пожаров на газовых скважинах Рис. 1.5. Взаимодействие ИАПС с Рис. 1.6.Взаимодействие ИАПС с дозвуко дозвуковой струей природного газа вой струей природного газа при тушении при тушении пожаров на газовых пожаров на газовых скважинах (t = скважинах (t = 5мск.) 55мск.) Рис. 1. 7. Структура течения, создавае- Рис. 1. 8. Концентрация паров ПГВ вблизи по мая ИАСП, при тушении разлива горя- верхности при тушении разлива горящей щей нефти (t = 10 мск.) нефти (t = 20 мск.) Сравнение с мировым уровнем Уровень достигнутых результатов соответствует мировому.

Важнейшие публикации 1. Rychkov A.D., Shokina N.Yu., Eisenreich N., Weiser V. Simulation of the disper sion and ignition of fine-dispersed aluminium particles by a gas generator // Rus sian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling, vol. 21, No. 5, 2006, pp. 447-457.

2. Rychkov A.D., Miloshevich H., Shokin Yu.I, Eisenreich N., Weiser V. Modeling of dispersion and ignition processes of finely dispersed particles of aluminum us ing a solid propellant gas generator // Computational Methods in Multiphase Flow IV. WITpress, Southempton, Boston, England, vol. 56, 2007, – pp. 19 - 28.

3. Рычков А.Д., Шокин Ю.И., Милошевич Х. Исследование возможности при менения твердотопливных газогенераторов для тушения пожаров на газовых скважинах // Математическое моделирование научно-технологических и эко логических проблем в нефтегазодобывающей промышленности (Матер. VI Казахстанско-Российской междун. научно-практ. конф.), Астана, из-во Евра зийского ун-та, 2007, с. 274-278.

4. Рычков А.Д., Шокин Ю.И. Моделирование работы генератора аэрозолей в качестве пламегасящего устройства// Матер. XV междунар. конфер. по вы числит. механике и соврем. прикладным программным системам (25 – мая, Алушта), 2007, с. 446 – 448.

Теоретическое и экспериментальное исследование средств и методов анализа потоков данных и функционирования прило жений в крупных научно-образовательных сетях Авторы научного результата:

Шокин Ю.И., директор, академик, тел. 330-61-50, e-mail: dir@ict.nsc.ru;

Белов С.Д., с.н.с., тел. 334-91-77, e-mail: belov@nsc.ru;

Никульцев В.С., зав. лаб., к.т.н., тел. 330-81-67, e-mail: nik@ict.nsc.ru;

Огородников В.А., ИВМиМГ СО РАН, в.н.с., д.ф.-м.н., тел. 330-94-67, e-mail: ova@osmf.sscc.ru;

Пригарин С.М., ИВМиМГ СО РАН, в.н.с., д.ф.-м.н., тел. 330-77-21, e-mail: smp@osmf.sscc.ru Родионов А.С., ИВМиМГ СО РАН, зав.лаб., д.ф.-м.н., тел. 332-69-49, e-mail: alrod@sscc.ru;

Стубарев В.М., инж.-иссл., тел. 334-91-01, e-mail: vicst@ict.nsc.ru;

Чубаров Л.Б., г.н.с., д.ф.-м.н., тел. 333-18-82, e-mail: chubarov@ict.nsc.ru;

Шабальников И В., инж.-иссл., тел. 333-00-64, e-mail: igor@nsc.ru.

Аннотация Создана и опробована специализированная система сбора информации, предназначенная для раннего обнаружения вредоносных воздействий на СПД СО РАН извне, выявления и анализа проявлений аномального поведе ния компьютеров абонентов сети и наличия нелегитимных приложений с це лью обеспечения приемлемого уровня безопасности сети в целом. В ходе опытной эксплуатации определены характеристики ее работоспособности, надежности и производительности.

Разработан и опробован комплекс программ для анализа связности по токов данных между абонентами СПД СО РАН и контроля за динамикой возникающих при этом топологических структур. Этот комплекс включает графические средства отображения и анализа динамики потоков, обеспечива ет соответствующей информацией технологические службы сети, исполь зующие результаты мониторинга для последующего принятия управленче ских решений.

Разработаны статистические модели сетевого трафика, адекватность этих моделей проверена на данных, собранных в построенной системе, и на данных, собранных независимо в локальной сети организации-соисполнителя интеграционного проекта СО РАН.

Рис. 1. 9. Моментальный срез динамики сетевых потоков между абонентами Рис. 1. 10. То же – в пространстве адресов Сравнение с мировым уровнем Уровень достигнутых результатов соответствует мировому.

Важнейшие публикации 1. Шокин Ю.И., Белов С.Д., Чубаров Л.Б. Предварительные результаты тес тирования создаваемой системы мониторинга и сбора статистики СПД СО РАН // Вычислительные технологии. – Т. 12. – № 5. – 2007. – С. 126 134.

2. Никульцев В.С. Стубарев В.М., Шабальников И.В., Белов С.Д. Изучение связанности потоков данных между сетевыми абонентами // Вычисли тельные технологии, (в печати).

Разработка и реализация технологии математического моделирования для поддержки региональных систем предупреждения о цунами Авторы научного результата:

Шокин Ю.И., директор, академик, тел. 330-61-50, e-mail: dir@ict.nsc.ru;

Бабайлов В.В., инженер-иссл., тел. 333-18-82, e-mail: yoric@ngs.ru;

Бейзель С.А., инженер-иссл., тел. 333-18-82, e-mail: beisel_s@ngs.ru;

Гусев А.А., ИВиС ДВО РАН, зав. лабораторией, д.ф.-м.н., e-mail:

gusev@emsd.iks.ru;

Гусяков В.К., ИВМиМГ СО РАН, зав. лабораторией, д.ф.-м.н., тел. 330-70-70, e-mail: gvk@sscc.ru;

Елецкий С.В., инженер-иссл., тел. 333-18-82, e-mail: s_v_e_@gorodok.net;

Федотова З.И., с.н.с., к.ф.-м.н., тел. 334-91-21, e-mail: zf@ict.nsc.ru;

Чубаров Л.Б., г.н.с., д.ф.-м.н., тел. 333-18-82, e-mail: chubarov@ict.nsc.ru.

Аннотация Создана методология разработки баз данных о проявлении волн цуна ми для защищаемых пунктов побережья, предназначенных для информаци онного обеспечения экспертных оценок динамического воздействия волн цу нами, выполняемых региональными фрагментами национальных систем пре дупреждения о цунами. Методология реализована для цунамиопасного ре гиона Камчатки и одного из заливов этого региона – Карагинского залива, прилегающего к территориям Карякского национального округа.

Подготовлены соответствующие массивы батиметрической информации;

оп ределены основные расчетные области, точки установки расчетных марео графов, отождествляемые с каждым из защищаемых пунктов, а также сово купность модельных «реальных» землетрясений, основанная на модели Подъяпольского-Гусякова-Окады. Создана система вычислительных и обще системных алгоритмов для серийного расчета начальных возмущений сво бодной поверхности, подготовлены модифицированные версии вычисли тельных алгоритмов для расчета трансформации волн цунами от области ис точника возмущения вплоть до линии берега. Созданы система управляющих алгоритмов, обеспечивающая организацию и проведение серийных расчетов распространения волны цунами;

система управления данными, обеспечи вающая обработку «сырых» расчетных материалов, а также достаточно про стой и, в то же время, гибкий, интерфейс доступа к информации. Выполнен большой объем производственных расчетов, в ходе которых были определе ны мареограммы, а также экстремальные значения высот в защищаемых пунктах.

Рис. 1. 11. Распределение максимальных амплитуд волны цунами в Карагинском заливе, вызванной модельным «реальным» землетрясением магнитудой 7.8. На врезках: распо ложение очага модельного землетрясения (вверху), рельеф дна акватории (внизу).

Справа – цветовая шкала.

Рис. 1. 12. Фрагмент рабочего окна информационной системы Сравнение с мировым уровнем Уровень достигнутых результатов соответствует мировому.

Важнейшие публикации 1. Shokin Yu.I., Fedotova Z.I., Khakimzyanov G.S., Chubarov L.B., Beisel S.A.

Modelling surfaces waves generated by a moving landslide with allowance for ver tical flow structure // Rus. J. Numer. Anal. Math. Modelling. – 2007. – Vol. 22. – № 1. – pp. 63–85.

2. Beisel S.A., Chubarov L.B., Fedotova Z.I., and Khakimzyanov G.S. On the ap proaches to a numerical modeling of landslide mechanism of tsunami wave genera tion // Communications in Applied Analysis. – Vol. 11 (2007). – No. 1. – pp. 121 135.

3. Chubarov L.B. Mathematical modelling in constructing Kamchatka regional tsunami warning systems // In: Abstracts of The Fourth International Conference on Applied Mathematics and Computing, v. 1 (August 12-18, 2007 Plovdiv, Bul garia) Editor Svetoslav Nenov. – pp. 76-77.

4. Shokin Yu. I., Chubarov L.B., Fedotova Z.I., Beizel S.A. and EletskyS.V. (2006) Principles of numerical modeling applied to the tsunami problem // Russ. J. Earth Sci., 8, ES6004, doi:10.2205/2006ES000216. ISSN: 1681–1208 (online) 23 p.

5. Елецкий С.В. Программная система моделирования волн цунами NEREUS, опыт разработки: предназначение и реализация // В кн.: Изучение природных катастроф на Сахалине и Курильских островах: сборник материа лов I (XIX) Международной конференции молодых ученых, посвященной 60 летию Института морской геологии и геофизики ДВО РАН (Южно Сахалинск, 15-20 июня 2006 г.) / отв. ред. О.Н. Лихачева, Южно-Сахалинск.

Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН. – 2007. – С. 230-236.

6. Гусяков В.К., Елецкий С.В., Федотова З.И., Чубаров Л.Б. Обзор и сравне ние некоторых программных систем для моделирования цунами // там же, С. 214-221.

7. Шокин Ю. И., Федотов А. М., Чубаров Л. Б. Информационно телекоммуникационные системы поддержки принятия решений в условиях чрезвычайных ситуаций // Проблемы снижения риска и смягчения последст вий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера на терри тории Сибирского региона // Материалы научно-практической конферен ции. – Новосибирск. – 2006. – С. 13-24.

8. Шокин Ю.И., Бейзель С.А., Елецкий СВ., Федотова З.И., Чубаров Л.Б. О некоторых особенностях вычислительных алгоритмов в задачах о волнах цу нами // В кн.: Труды международной конференции «Вычислительные и ин формационные технологии в науке, технике и образовании». I том. Павлодар: ТОО НПФ «ЭКО», 2006 -690 с, JSBN 9965-439-69-9, с. 14 – 35.

9. Шокин Ю.И., Бабайлов В.В., Бейзель С.А., Гусев А.А., Гусяков В.К., Елец кий С.В., Федотова З.И., Чубаров Л.Б. Информационно-вычислительные ас пекты совершенствования камчатского фрагмента национальной системы предупреждения о цунами // Вычислительные технологии, 15 стр. (в печати);

10. Shokin Yu.I., Babailov V.V., Beisel S.A., Chubarov L.B., Eletsky S.V., Fedotova Z.I., Gusyakov V.K., Mathematical modelling in regional tsunami warning systems // Notes on Numerical Fluid Mechanics and Multidisciplinary Design. 27 p. (в пе чати);

11. Шокин Ю.И., Чубаров Л.Б., Федотова З.И. Об использовании методов численного моделирования для оценки катастрофических воздействий длин ных волн на прибрежную территорию // Проблемы безопасности и чрезвы чайных ситуаций, 11 стр. (в печати).

Разностные схемы типа предиктор – корректор для решения задач аэродинамики и физики плазмы Авторы научного результата:

Ковеня В. М., г.н.с., д.ф.-м. н., тел. 3306-168, e-mail: kovenya@ict.nsc.ru;

Слюняев А. Ю., аспирант;

Козлинская Т. В., аспирант НГУ;

Романовский М. Ю., аспирант НГУ.

Аннотация Для численного решения уравнений Навье-Стокса сжимаемого газа и не сжимаемой жидкости и уравнений физики плазмы предложены экономич ные разностные схемы типа предиктор – корректор, основанные на специ альном расщеплении исходных многомерных задач. Предложенные схемы консервативны, реализуются скалярными прогонками на дробных шагах, т.е. они экономичны по числу операций на узел сетки, имеют второй по рядком аппроксимации, безусловно устойчивы или имеют слабые ограни чения на устойчивость. Это позволяет применять их для решения стацио нарных и нестационарных задач. Проведены расчеты внутренних течений в канале со вдувом газа с части поверхности (рис. 1. 13) в широком диапа зоне чисел Маха и Рейнольдса, течения несжимаемой жидкости в каверне и решена задача о разлете горячего сгустка плазмы начальной сферической формы под воздействием гидродинамических сил и магнитного поля (рис. 1. 14).

Рис. 1. 13. Поле скорости в канале со вдувом при M = 2, Re = n(r,z) M A а) M A pe(r,z) M A (r,z) в) M A Рис. 1. 14. Распределение плотности а) и давления в) на момент времени t=0.2 для различных значений M A Сравнение с мировым уровнем Уровень достигнутых результатов соответствует мировому.

Важнейшие публикации 1. Ковеня В.М. Алгоритмы оптимального расщепления в задачах аэро- и гид родинамики // Математическое моделирование. – 2004. – Т. 16 – № 6. – С. 21– 25.

2. Астрелин В.Т., Бурдаков А.В., Ковеня В.М., Козлинская Т.В. Численное моделирование динамики плазмы в неоднородном магнитном поле // Журнал прикладной механики и технической физики. – 2006. – Т. 47. – № 1. – С. 35– 45.

3. Ковеня В.М., Козлинская Т.В. Метод предиктор – корректор для решения задач магнитной гидродинамики // Вычислительные технологии. – 2006. – Т. 11. – № 1, спец. вып. – С. 84-93.

4. Ковеня В.М. Об одном алгоритме решения уравнений Навье-Стокса вяз кой несжимаемой жидкости // Вычислительные технологии. – 2006. – Т. 11 – № 2. – С. 35-4.

5. Астрелин В.Т., Ковеня В. М. Козлинская Т.В. Численное моделирование движения плазмы в магнитном поле. Двумерный случай. // Прикладная ме ханика и техническая физика. – 2007. – Т. 48. – № 3. – с. 121-132.

6. Ковеня В. М., Слюняев А.Ю. Модификации алгоритмов расщепления для решения уравнений Эйлера и Навье-Стокса. // Вычислительные технологии.

– 2007. – Т. 12. – № 3. – С. 71 -86.

7. Ковеня В. М. Численные алгоритмы расщепления в задачах аэродинамики и физики плазмы. // Материалы XV межд. конф. по вычислительной. механи ке и современным прикладным системам (Алушта, 25-31 мая 2007 г.). – С. 278-280.

8. Ковеня В. М. Метод расщепления в задачах аэрогидродинамики и физики плазмы. Всесоюзн. конф. Проблемы механики сплошных сред. // Тез. докл., Новосибирск. – 2007. – С. 102-103.

9. Kovenya V.M. Slunyaev A. Ju. Modification of Splitting Algorithms for Solu tion of Euler and Navier-Stokes Equations // Intern. Conf. on the Methods of Aeronautical Research (5 - 10.02. 2007, Novosibirsk) «Publishing House Nonpa rel». – 2007. – Рart 3. – P. 162-166.

Математическое моделирование волоконных линий связи основанных на кодировке информации по разности оптических фаз Авторы научного результата:

Федорук М.П., зам. директора, д.ф.-м.н., тел. 334-91-05;

Штырина О.В., н.с., к.ф.-м.н., тел. 330-90-72;

Латкин А.И., инж.-иссл., к.ф.-м.н., тел. 330-90-72.

Аннотация Методами математического моделирования выполнено исследование много канальных высокоскоростных линий связи с дисперсионным управлением и комбинированной схемой усиления оптических сигналов, использующих но вые фазово-модулированные форматы кодирования и передачи данных. Про ведена сравнительная характеристика форматов с амплитудной и фазовой модуляцией несущей электромагнитной волны для оптических линий связи на основе стандартного одномодового волокна и ультра-волновых светово дов. Результаты численного моделирования показывают, что использование фазово-модулированных форматов приводит к возрастанию максимальной дальности качественной связи в среднем в три раза по сравнению с ампли тудно модулированными форматами. Установлено, что оптимальные режимы распространения в случае как амлитудно-модулированных, так и фазово модулированных форматов реализуются при нормальной (отрицательной) средней дисперсии линий, однако в случае амлитудно-модулированных фор матов эта величина оказывается гораздо выше, чем для фазово модулированных форматов.

Параметры на графиках соответствуют ширинам оптического и элек трического фильтров и характеристикам усиления.

Рис. 1. 15. Изолинии дистанции распространения сигнала для амплитудного (слева) и фазового (справа) форматов модуляции передачи данных Рис. 1. 16. Изолинии дистанции распространения сигнала для / 2 AP-RZ OOK (слева) и / 2 RZ-DPSK (справа) форматов Сравнение с мировым уровнем Уровень достигнутых результатов соответствует мировому.

Важнейшие публикации 1. Штырина О.В., Федорук М.П., Турицын С.К. Исследование новых модуляционных форматов передачи данных для высокоскоростных волоконно-оптических линий связи с дисперсионным управлением // Квантовая электроника. – 2007. – Т. 37 – № 9. – С. 885-890.

2. Штырина О.В., Якасов А.В., Латкин А.И., Турицын С.К., Федорук М.П. Исследование высокоскоростных волоконно-оптических линий связи, использующих кодирование информации по разности оптиче ских фаз // Квантовая Электроника. – 2007. – Том 37. – № 6. – С. 584-589.

3. Turitsyn S.K., Fedoruk M.P., Shtyrina O.V. et.al. Patterning effects in a WDM RZ-DBPSK SMF/DCF optical transmission at 40 Gbit/s channel rate optical transmission at 40 Gbit/s channel rate // Optics Communica tions 2007. – V. 277. – P. 264-268.

4. Fedoruk M.P., Shtyrina O.V., Yakasov A.V. et.al. High Performance Con figuration of All-Raman Nx40 Gbit/s RZ-DPSK Systems over Ultrawave Maps // Conference Digest for CLEO/Europe. – IQEC 2007. – Munich, Germany. – P. CI1-3-TUE.

5. Fedoruk M.P., Turitsyn S.K., Shtyrina O.V. et.al. Patterning of errors in 40 Gbit/s WDM RZ-DBPSK SMF/DCF optical transmission system // Proceedings OFC’2007, Anaheim, USA (March 27-29, 2007). – P. JWA40-1-JWA40-3.

6. Федорук М.П., Турицын С.К., Латкин А.И., Штырина О.В., Яка сов А.В. Моделирование высокоскоростных волоконных линий свя зи, использующих гибридные схемы усиления и кодирование ин формации по разности оптических фаз // Труды Российского семина ра по волоконным лазерам (Новосибирск, 4-6 апреля 2007) – С. 32 33.

II. РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ, ПОЛУЧЕННЫХ СОТРУДНИКАМИ ИНСТИТУТА В РАМКАХ ВЫПОЛНЕНИЯ ПЛАНОВЫХ ЗАДАНИЙ ПО ПРИОРИТЕТНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАН Проект 4.3.1.1. Информационно-вычислительные технологии в зада чах поддержки принятия решений(№ Гос. рег. 01.2007 07874).

Научный руководитель: академик Ю.И. Шокин Методами математического моделирования выполнена оптимизация ряда важных в практическом отношении многоканальных высокоскоростных линий связи с дисперсионным управлением и комбинированной схемой усиления оптических сигналов, использующих новые фазово модулированные форматы кодирования и передачи данных. Показано, что оптимальные режимы распространения в случае как амлитудно модулированных, так и фазово-модулированных форматов реализуются при нормальной (отрицательной) средней дисперсии линий, однако в слу чае амлитудно-модулированных форматов эта величина оказывается го раздо выше, чем для фазово-модулированных форматов (Федорук М.П., д.ф.-м.н., Штырина О.В., к.ф.-м.н., Прокопьева Л.Ю., аспирант;

Лат кин А.И., к.ф.-м.н., см. также раздел «Важнейшие результаты»).

С целью совершенствования методик оценки характеристик волн цунами, порождаемых оползневыми процессами в прибрежной зоне выполнен ком плекс многопараметрических расчетов с помощью алгоритмов, основан ных на иерархии моделей волновой гидродинамики, включающей уравне ния мелкой воды и полные уравнения гидродинамики идеальной жидко сти.

Рассмотрены различные модели движения оползневых масс, в том числе и модели, в которых оползневые массы представляются жидкостью с высокой плотностью. Исследованы основные определяющие зависимости процесса волнообразования от длины и ширины оползня, от глубины его залегания и от закона движения. Сопоставление решений, полученных по приближенным и полной моделям, позволило оценить степень влияния вертикальной структуры течения и определить область применимости раз личных приближенных моделей (Шокин Ю.И., академик;

Чубаров Л.Б., д.ф.-м.н.;

Хакимзянов Г.С., д.ф.-м.н.;

Федотова З.И., к.ф.-м.н.;

Елецкий С.В., инженер-исследователь;

Бейзель С.А., инженер-исследователь;

Ба байлов В.В., инженер-исследователь;

Дамбиева Д., инженер-иссле дователь).

Рис. 2. 1. Моделирование процесса волнооб разования движением оползневой массы, представляемой плотной жидкостью.

Нижние фрагменты – движение оползня, верхние – волны на поверхности воды.

Левая колонка – оползень максимальной плотности, средняя – умеренной, правая – малой Предложена схема импульсной аэрозольной системы пожаротушения (ИАСП), представляющая собой устройство раздельного снаряжения для тушения интенсивных очагов возгорания на больших площадях, в котором распыление мелкодисперсного пламегасящего вещества (ПГВ) и транспортировка его в зону горения осуществляется продуктами сго рания твердотопливного газогенератора кратковременного (импульсно го) действия, имеющими относительно низкую температуру и не содер жащими окислитель. Разработана математическая модель функциониро вания такого устройства, с помощью которой на основе вычислительно го эксперимента было показано, что газодинамическая структура поля течения, создаваемая ИАСП, обеспечивает эффективный транспорт аэ розольных частиц ПГВ и их паров в зону горения, концентрация кото рых обеспечивает подавление очагов возгорания (Шокин Ю.И., акаде мик, Рычков А.Д., д.т.н., см. также раздел «Важнейшие результаты»).

Разработана новая постановка задачи численного моделирования трехмер ного нестационарного течения в горизонтальной турбомашине. Новая вы числительная технология позволяет проводить расчет течения в геометри чески сложном проточном тракте с вращающимся поперек поля тяжести рабочим колесом. Разработанная методика предназначена для поддержки принятия обоснованных решений при конструировании и эксплуатации перспективных гидродинамических установок (Черный С.Г., д.ф.-м.н.;

Чирков Д.В., к.ф.-м.н.;

Лапин В.Н., к.ф.-м.н.;

см также раздел «Важней шие результаты»).

Рис. 2. 2. Зависимость средней скорости травления от процентного содержания O2 в CF4/O2. Обозначения: 1 – e 1, s 0.3 ;

2 – e 1, s 1 ;

3 – e e ( xO2 ), s 0.3 ;

4 – e e ( xO2 ), s 1. Рабочий режим: p = 0.5 торр, Q = 200 см /мин, Ts = 300 K На основе численного моделирования исследовано влияние ВЧ-разряда на процесс травления кремниевых образцов. Показано, что понижение сред ней плотности энергетичных электронов в плазмохимическом реакторе, вызванное добавкой кислорода, может снизить скорость травления в пре делах до 30%. Эффективность диссоциации CF2/O2 с увеличением содер жания O2 спадает в диапазоне до 50%. Тем не менее, основной эффект по вышения скорости травления в CF2/O2 по сравнению с чистым тетрафтор метаном по порядку величины сохраняет свое значение. Вычислительные эксперименты подтверждают эффективность использования этих смесей для травления кремниевых образцов в реальных плазмохимических реак торах (рис. 2.2) (Григорьев Ю.Н., д.ф.-м.н., Горобчук А.Г., к.ф.-м.н.).

Методами математического моделирования оптимизированы параметры электронного пучка в открытой многопробочной гофрированной ловушке ГОЛ-3 (ИЯФ СО РАН). Оптимизация таких параметров как радиус и плот ность тока пучка, позволяют затянуть процесс развития тиринг неустойчивости в этой системе (Жуков В.П., д.ф.-м.н. Шваб И.В., к.т.н.).

Для численного решения уравнений Навье-Стокса сжимаемого газа, не сжимаемой жидкости и уравнений физики плазмы предложены экономич ные разностные схемы типа предиктор – корректор, основанные на специ альном расщеплении исходных многомерных задач. Предложенные схемы консервативны, экономичны по числу операций на узел сетки и допускают распараллеливание вычислений. Проведены расчеты внутренних струк турно сложных течений в канале со вдувом газа (рис. 2.3), численно иссле дована задача о разлете горячего сгустка плазмы под воздействием гидро динамических сил и магнитного поля, моделирующая эксперименты в ус тановке ГОЛ-3 (ИЯФ СО РАН) (Ковеня В. М., д.ф.-м. н.;

Слюняев А. Ю., аспирант;

Козлинская Т. В., аспирант НГУ;

Романовский М. Ю., аспирант НГУ;

см также раздел «Важнейшие результаты»).

.

Рис. 2. 3. Изолинии давления в канале со вдувом Выполнено исследование возможности управления потоком автоколеба ний, возникающих при втекании сверхзвуковой струи в цилиндрическую полость. Изучено влияние эффектов турбулентности (на основе алгебраи ческой модели типа Себечи-Смита) и протекания газа на интенсивность пульсаций давления на дне полости. Обнаружен сильно нестационарный характер течения в свистке Гартмана (рис. 2.3) (Пинчуков В.И. д.ф.-м.н.).

Рис. 2.4. Втекание струи в полость с проницаемым дном.

Распределение плотности Рис. 2. 5. Схема течения. Фазовая картина внутренних волн, генерируемых турбулентным следом;

а) – эксперимент, б) - расчет Построены усовершенствованные численные модели динамики турбу лентных следов за самодвижущимся и буксируемым телами и генерируе мых ими внутренних волн в однородной и устойчиво стратифицированной среде (рис. 2. 4, рис. 2. 5). Модели основаны на трехмерной параболизо ванной системе осредненных уравнений движения, несжимаемости и не разрывности в приближении Обербека-Буссинеска, замкнутой с примене нием иерархии современных полуэмпирических моделей турбулентности второго и третьего порядков. Результаты вычислительных экспериментов могут быть использованы для планирования натурных экспериментов с применением научно-исследовательских подводных аппаратов (Чер ных Г.Г., д.ф.-м.н.;

Воропаева О.Ф.,д.ф.-м.н.;

Зудин А.Н., к.ф.-м.н.).

Предложен способ нахождения приближенно инвариантных решений ос редненных уравнений Навье-Стокса, являющихся основой построения масштабных законов вырождения турбулентности (Гребенев В.Н, д.ф.-м.н.) В терминах нормальных переменных удалось построить эффективный гамильтониан для почти инерционных волн. С помощью метода слабой волновой турбулентности получены стационарные степенные решения для стратифицированной анизотропной среды (Медведев С.Б., д.ф.-м.н.).

Разработаны алгоритмы распараллеливания прогонки, позволяющие обой тись без вычисления гиперболических функций при построении изогео метрических гиперболических сплайнов (Квасов Б.И, д.ф.-м.н.).

Разработаны и программно реализованы новые вычислительные алгорит мы построения трехмерных адаптивных сеток с гексаэдральными и приз матическими ячейками, позволяющие аппроксимировать области расчетов физических задач со сложной геометрией границ (рис. 2. 6) (Лисей кин В.Д., д.ф.-м.н.;

Мороков Ю.Н, д.ф.-м.н.;

Васева И.А, к.ф.-м.н.;

Лихано ва Ю.В.).

Рис. 2. 6. Примеры трехмерных адаптивных сеток Предложена модификация представления Биргит Келлинг для допускового множества решений интервальной линейной системы уравнений. Доказа но, что модифицированное представление можно использовать для нахож дения вершин допускового множества решений Впервые сформулированы и обоснованы семейства аксиом для норм интервальных векторов и мат риц, изучены свойства согласованности подчиннности для норм интер вальных матриц, выявлены пары взаимно согласованных и подчиннных интервальных матричных и векторных норм (Шарая И.А., д.ф.-м.н;

Ша рый С.П.).

Проект 4.5.1.1. Разработка фундаментальных принципов создания распределенных информационно-вычислительных ресурсов (№ Гос. рег. 01.2007 07871).

Координатор проекта: чл.-к. РАН А.М. Федотов Основные результаты работ по проекту за 2007 г.

1. Разработан прототип базового информационного центра корпоративной распределенной информационной системы, основанной на стандартных протоколах Z39.50, HTTP, LDAP, начата его опытно-промышленная эксплуатация, ведутся работы по отладке механизмов взаимодействия отдельных его подсистем.

2. Сформулированы и обоснованы общие принципы построения моделей информационных систем, работающих как со структурированными данными («информацией»), так и со знаниями. Разработана и реализо вана технология создания тезауруса предметной области на основе предметного указателя специализированных энциклопедий.

3. Разработана технология интеграции ресурсов из распределенных разно родных каталогов. Технология была апробирована на 7 каталогах, со держащих данные о научно-организационных аспектах деятельности организации (ИВТ СО РАН). Сформирован и опубликован интегриро ванный каталог аннотированных ссылок на внешние ресурсы.

4. Продолжаются работы по созданию полигона сервисов для корпоратив ной распределенной информационно-вычислительной системы СО РАН. Создан пилотный вариант информационно-аналитического Ин тернет-портала для решения задач эколого-экономического моделиро вания. Для электронного атласа «Атмосферные аэрозоли Сибири» раз работана информационная модель и построена структура метаданных на основе обобщенного подхода для формирования и заполнения фай лов входных данных.

5. Построена модель аппаратного сегмента мониторирующей системы на основе имеющегося оборудования и существующей инфраструктуры корпоративной сети передачи данных (СПД) СО РАН. Начата опытная эксплуатация отдельных компонент системы сетевых мониторов, пред назначенных для анализа потоков данных и функционирования прило жений в СПД СО РАН.

6. Создан пилотный вариант интегрированной информационной среды Института с возможностью представления информации из системы на сайте Института, на портале СО РАН и на портале РАН. Разработана и реализована технология регулярной актуализации информации о персо нах (сотрудниках организации), предназначенная для внешнего доступа с использованием сетевых протоколов (HTTP и LDAP).

Раздел 1. Разработка прототипа виртуальной среды для обмена наукоемкими ресурсами. Создание пилотного варианта интегрированной информационной среды научно-исследовательского института на примере ИВТ СО РАН.

Разработан прототип базового информационного центра корпоративной распределенной информационной системы, основанной на стандартных протоколах Z39.50, HTTP, LDAP, начата его опытно-промышленная эксплуатация, ведутся работы по отладке механизмов взаимодействия отдельных его подсистем.

Информационный центр построен из модулей на основе серверов.

WWW – (Apache 2, ZooPARK 5.04):

­ Обеспечивают доступ к документам (html, xml, pdf, jpg, avi) в соот ветствии с протоколом HTTP 1.0/1.1;

­ Обрабатывают запросы SOAP;

­ Предоставляют пользовательские и административные интерфейсы доступа к сервисам Z39.50 через шлюз HTTP-Z39.50;

­ Предоставляют пользовательские и административные интерфейсы доступа к каталогам LDAP через шлюз HTTP-LDAP;

­ Поддерживают авторизованный режим работы;

­ Поддерживают аутентификацию пользователей через LDAP;

­ Имеют встроенные модули для обработки PHP, PERL, XML и досту па к серверам Z39.50, LDAP, MySQL, MSSQL.

Z39.50 – (ZooPARK 5.04):

­ Обеспечивает доступ к базам данных по протоколу Z39.50 v3 (search, present, scan);

­ Обеспечивает работу с СУБД CDS/ISIS, MSSQL, MySQL, Zebra;

­ Поддерживает логическое объединение баз данных и многобазовые операции;

­ Поддерживает перенаправление запросов на другие серверы Z39.50;

­ Поддерживают авторизованный режим работы;

­ Поддерживают аутентификацию пользователей через LDAP;

­ Поддерживают конфигурирование через LDAP;

­ Поддерживает сервис Explain;

­ Поддерживает контроль доступа к ресурсам на уровне баз данных по именам пользователей, по группам пользователей, по IP -адресам кли ентов, по группам IP-адресов клиентов;

­ Поддерживает различные схемы данных (GILS, CIMI, GEO, UIGGM и др.) и динамическое преобразование данных между этими схемами;

­ Поддерживает различные форматы внешнего представления данных (SUTRS, HTML, XML, RTF, RUSMARC, USMARC, GRS1);

­ Ведет сбор всех входящих и исходящих APDU в выделенной СУБД (MSSQL, MySQL).

LDAP – (OpenLDAP, Sun One Directory Server 5.2):

­ Обеспечивает доступ к каталогам по протоколу LDAP v3;

­ Поддерживает различные схемы, ориентированные на хранение пользо вательской информации для аутентификации, информации о конфигу рации системы в целом и отдельных ее компонент, информации о ре сурсах и правилах доступа к ним;

­ Поддерживает различные права доступа для каждого DN;

­ Поддерживает управление через WEB или административную консоль.

Клиентами сервера LDAP являются:

­ Конечные пользователи LDAP-сервиса при доступе к информационным ресурсам по протоколу LDAP;

­ Другие серверы LDAP, имеющие в свих каталогах ссылки на каталоги этого сервера LDAP;

­ Шлюз HTTP-LDAP для пользователей информационных ресурсов LDAP через WEB-интерфейсы;

­ Сервер WWW при аутентификации пользователей;

­ Сервер Z39.50 при аутентификации пользователей;

­ Сервер Z39.50 при доступе к конфигурационной информации и инфор мации о регламентации доступа к базам данных.

Разработана и реализована технология регулярной актуализации информации о персонах (сотрудниках организации), предназначенной для внешнего доступа с использованием сетевых протоколов (HTTP и LDAP).

Технология состоит из следующих этапов:

1. Первичное наполнение и обновление каталога LDAP организации осу ществляется посредством репликации информации из кадровой базы данных организации. С этой целью реализован соответствующий про граммный модуль.

2. Информация научно-организационного характера (описание научных интересов и т.п.) заносится в каталог LDAP самим сотрудником. Для этого разработано web-приложение, позволяющее заносить информа цию в каталог LDAP через web-интерфейс посредством заполнения html-форм.

3. Занесенная в LDAP информация о сотруднике отображается на сайте организации. С этой целью создано web-приложение, которое получает информацию из каталога LDAP и отображает ее на web-сайте.

Создан пилотный вариант интегрированной информационной среды Ин ститута.

Рис. 2.7. Каталог LDAP Система состоит из модулей (подсистем), которые могут изменяться без существенной переработки всей системы. Основным объектом системы, через который осуществляется интеграция разных модулей, является персона (сотрудник СО РАН). Точкой входа информации о персоне является кадровая база. Информация из системы может представляться на сайте ИВТ, на портале СО РАН и на портале РАН. Созданы новые модули системы:

кадровая база данных;

каталог LDAP;

публикации;

ученый совет;

проекты;

ПРНД;

закупки института по грантам;

сайт Института.

Системы Публикации и Проекты могут использоваться всеми организациями СО РАН. Для функционирования системы используется СУБД MySQL, основной язык программирования – PHP, Web-сервер Apache.

Раздел 2. Создание формальных моделей распределенных систем с учетом ресурсных ограничений и соответствующих методов анализа и верификации. Разработка стандартов метаданных для описания информационных и вычислительных ресурсов, пригодных для решения задач интеграции разнородных источников данных, создания интеллектуальных агентов и распределенного моделирования. Создание прототипа системы распределенного мониторинга на примере задачи мониторинга состояния окружающей среды. Продолжение работ по созданию корпоративного каталога СО РАН.

Cформулированы общие принципы построения моделей информационных систем, работающих как со структурированными данными (информацией), так и со знаниями. Показано, что под «информационной системой»

следует понимать только такие комплексы аппаратно-программных средств для работы со структурированными данными, которые позволяют осуществлять информационный поиск документов не только по их именам, но и по атрибутам. При этом важнейшая отличительная черта информационной системы состоит в том, что она работает не с данными, а исключительно с метаданными, при этом информационная система обязательно снабжена каталогом – множеством унифицированных структурированных документов-описаний (фактически объединяющем поисковые образы исходных документов).

Установлено, что хорошая структуризация документов, необходимая для эффективной организации информационного поиска, обеспечивается выбором адекватной модели информационной системы, которая позволяет выделить достаточное количество атрибутов документа, выступающих в качестве поисковых признаков, образующих поисковый образ документа.

При этом для организации сложных информационных запросов необходимо и достаточно, чтобы информационно-поисковый язык, при помощи которого описывается каталог системы, обладал тезаурусом.

Разработана и реализована технология создания тезауруса предметной области на основе предметного указателя специализированных энциклопедий. В качестве списка ключевых слов и словосочетаний для тезауруса предлагается использовать предметный указатель специализированной энциклопедии (или нескольких энциклопедий). В качестве дескрипторов (т.е. терминов, являющихся именами классов близких по смыслу понятий) полагаются названия статей энциклопедии, а связанными с ними по смыслу считаются слова из предметного указателя, встречающиеся в соответствующих статьях.

Разработанная технология обеспечивает высококвалифицированное описание предметной области с использованием надежно выверенных терминов, позволяя провести начальный этап построения тезауруса с минимальным привлечением специалистов – экспертов в данной предметной области.

Продолжено наполнение функциональными сервисами web-портала «Атмосферные аэрозоли Сибири» (http://web.ict.nsc.ru/aerosol/), аккумулирующего накопленный до настоящего времени эмпирический материал о составе и распределении атмосферных аэрозолей на территории Западной и Восточной Сибири. Для электронного атласа разработана информационная модель и построена структура метаданных на основе обобщенного подхода для формирования и заполнения файлов входных данных, включая их унификацию и связи.

Создан пилотный вариант информационно-аналитического Интернет портала для решения задач эколого-экономического моделирования.

Разработаны алгоритмы извлечения характеристик отражения подстилающей поверхности Земли из данных космических наблюдений и организован доступ к этим данным с использованием сервера Google Map (http://maps.google.com).

Разработана интерактивная среда / web-сервис для удаленного доступа и обработки временных рядов измерения субмикронной фракции атмосферных аэрозолях (АА), хранящихся на сервере ИХКиГ СО РАН.

Разработаны алгоритмы обработки биологических (биосубстраты) и ботанических данных с использованием сервера геопространственных данных. Реализовано управление массивами пространственных данных на сервере геопространственных данных на основе Web -портала для организации каталога данных и разделяемого доступа к данным. На кластере ИВТ СО РАН установлен программный код модели WRF, для обеспечения удаленного доступа (http://atmos.atmos.ict.nsc.ru/) и создания соответствующего web-сервиса.


Раздел 3. Построение интеллектуальной системы обработки запросов на основе технологии распределенных вычислений. Реализация функций управления моделями данных и метаданных на основе программного модуля-диспетчера. Разработка алгоритмов поиска и усвоения информации, с использованием метаданных. Создание прототипа системы интеллектуального поиска документов математического содержания Разработана технология интеграции ресурсов из распределенных разнородных каталогов. В основу технологии положена расширяемая модель данных интеграционного каталога и унификация процедур загрузки и извлечения данных из разнородных источников. В отличие от существующих популярных интеграционных решений (ISO-23950, LDAP), было применена т.н. «ссылочная интеграция», когда объектами интеграционной функции являются не данные, содержащиеся в ресурсах, а сами ресурсы. При этом содержание ресурсов обрабатывается исключительно для извлечения связей с другими ресурсами, а не для целей сохранения в собственной БД. Результатом такой интеграции является система, концептуально напоминающая современные web-порталы, – предоставляя интегрированный доступ к разнообразным ресурсам, она не содержит никаких сведений о них, за исключением параметров доступа и базовых метаданных.

Технология апробирована на 7 каталогах, содержащих данные о научно организационных аспектах деятельности организации: сотрудниках, их публикациях, участии в семинарах и конференциях: БД «Сотрудники и организации СО РАН», LDAP-каталог сотрудников СО РАН, LDAP каталог сотрудников ИВТ СО РАН, Информационная система «Конференции», сайт журнала «Вычислительные технологии», ученый совет ИВТ СО РАН, каталог трудов сотрудников ИВТ СО РАН (на базе сервера Z39.50). Между отдельными каталогами реализованы сервисы, осуществляющие информационный обмен на базе стандартных технологий. В частности, для информационной системы «Конференции»

разработаны функции для автоматического формирования заявок на основе данных из LDAP-каталога и БД «Сотрудники и организации СО РАН».

В результате сформирован и опубликован интегрированный каталог аннотированных ссылок на внешние ресурсы. Для публикации каталога разработан специализированный пользовательский web-интерфейс, который представляет собой единую точку доступа, как к интегрированному каталогу, так и к внешним ресурсам (http://www.ict.nsc.ru/integra). Таким образом, комбинирование технологий извлечения, анализа, хранения и публикации данных позволило сформировать единую информационную (виртуальную) среду, в рамках которой предложены решения следующих задач:

­ унифицированный поиск ресурсов, относящихся к разнородным катало гам;

­ установление связей между ресурсами из разнородных каталогов;

­ ссылочная интеграция сведений, относящихся к предметному объекту (организации, персоне, публикации и пр.), в одной точке;

­ организация взаимодействия каталогов с целью обмена и репликации данных.

Раздел 4. Разработка системы обеспечения безопасности использования ресурсов и разграничения доступа на основе криптографических методов.

Анализ существующих криптографических протоколов с целью определения их соответствия задачам обеспечения требуемой конфиденциальности при работе с распределенными системами накопления, хранения и обработки данных. Реализация системы управления криптографическими сертификатами в рамках распределенной среды и е интеграция со службой каталогов СО РАН.

На основе анализа типовых сценариев работы информационных серверов (WWW, FTP, 39.50 и т.п.) сформулированы задачи, которые должны решаться при организации системы контроля доступа к распределенным информационным ресурсам. Рассмотрены возможности технологии LDAP как наиболее подходящей для построения подобной системы. Однако для достижения цели, т.е. создания системы управления доступом к распределенным информационным ресурсам, необходимо решения в рамках технологий LDAP ряда дополнительных задач:

­ создание логической надстройки над корпоративной распределенной справочной системой (КРСС);

­ создание информационной составляющей системы управления досту пом к распределенным информационным ресурсам (СУДРИР);

­ адаптация серверного программного обеспечения, предоставляющего доступ ресурсам (Z39.50, WWW, FTP и т.д.), к возможности работы в соответствии с правилами СУДРИР;

­ создание интерфейсов для управления СУДРИР.

При использовании технологий LDAP для создания КРСС перечисленные требования могут быть удовлетворены. Наличие КРСС является необходимым условием для успешного построения СУДРИР. Выбор технологии LDAP для построения СУДРИР оставляет открытыми вопросы реализации механизмов контроля управления доступом к распределенным информационным ресурсам. Эта реализация зависит от выбора модели СУДРИР. Если выделить основные функциональные элементы СУДРИР:

функция идентификации клиента корпоративной распределенной ин формационной системы – КРИС (аутентификация), функция задания правил доступа к ресурсам для различных категорий клиентов, функция определения прав конкретного клиента КРИС (авторизация), функция обеспечения соответствия прав клиента КРИС уровню предла гаемого сервиса КРИС, функция учета используемых ресурсов (биллинга);

то только элемент 1 (аутентификация клиента) может быть реализован в технологиях LDAP без каких-либо дополнительных построений над КРСС.

Реализация других элементов зависит от выбранной модели контроля доступа к распределенным информационным ресурсам. В зависимости от степени «распределенности» перечисленных выше элементов можно выделить следующие две модели.

1. Простая модель, в которой КРСС используется только для аутентификации клиента встроенными средствами LDAP-серверов.

2. Модель, в которой формулирование, проверка и реализация прав клиента происходит на основе технологий LDAP. При этом возможны вариации способов хранения списков доступа (ACL – Access Control List) и способов привязки к ним информационных объектов.

2a. В наиболее простом варианте списки доступа (ACL – Access Control List) формулируются на основе встроенных механизмов LDAP-серверов как наборы штатных серверных инструкций (ACI - Access Control Instructions) по управлению доступом к элементам дерева КРСС.

2b. Более сложным представляется вариант, когда ACL формулируются на основе специальной схемы данных – набора объектов и атрибутов каталога КРСС. Этот способ позволяет реализовать полный контроль над доступом к информационным ресурсам в соответствии с определенными выше требованиями.

Рис. 2. 8. Модели контроля доступа к распределенным ресурсам Оба варианта модели 2 требуют, чтобы, с одной стороны, в каталоге КРСС (корпоративном LDAP-каталоге) существовали объекты определенного класса – описания информационных ресурсов, интегрированных в КРИС, а с другой – чтобы информационные серверы КРИС (WWW, FTP, Z39.50 и т.п.) при предоставлении доступа к ресурсу всегда обращались к соответствующим описаниям. На основе анализа кодов возврата (вариант а) или значений некоторых атрибутов (вариант b) информационный сервер должен принять решение о соответствии прав клиента КРИС уровню предлагаемого сервиса КРИС.

Эффективность применения той или иной модели контроля доступа к распределенным информационным ресурсам может быть определена только для определенной информационной системы с конкретной топологией и информационными ресурсами.

Раздел 5. Опытная эксплуатация отдельных компонент системы сетевых мониторов, предназначенных для анализа потоков данных и функционирования приложений в СПД СО РАН.

Построена модель аппаратного сегмента мониторирующей системы (МС – блока невозмущающего сетевого мониторинга) на основе имеющегося оборудования и существующей инфраструктуры корпоративной сети СО РАН. Это дало возможность оценить характеристики реальных сетевых потоков, которые должна обрабатывать МС уже при существующих загрузках, и оценить возможности масштабирования МС при планируемом расширении каналов в 2-4 раза.

На существующих загрузках получены следующие интегральные характеристики мониторируемого потока:

мощность мониторируемого потока составляет около 150 Мбит/сек, или ~33 тыс. пакетов/сек, достигая в отдельные периоды величин 215 Мбит/сек и более, или ~47 тыс. пакетов/сек и более;

объемы статистических данных, собираемых на интервале 60 секунд, составляют 6.5 – 7.5 Мбайт;

объем набора данных, собранного за час, составляет около 420 Мбайт;

данные минутного интервала, пригодные для обработки статистическими скриптами, составляют около 150000 строк.

Обработка часовой статистики средствами интерпретируемых скриптов (awk, perl, sh) занимает около 2 минут даже без использования специальных приемов оптимизации;

обработка суточной статистики занимает около часа.

Возможность анализа «живого» потока данных внешнего подключения большой корпоративной сети (как в реальном масштабе времени, так и ретроспективно) обеспечивает возможности применения достаточно развитых к настоящему времени методов анализа трафика, применяемых как в открытых и общедоступных системах анализа трафика и обнаружения вторжений (например, SNORT, BRO), так и в ряде фирменных продуктов обеспечения безопасности, базирующихся на подобных принципах.

В отечественный практике исследования реального трафика корпоративной сети при указанных загрузках производятся впервые.

Предварительный анализ доступных данных позволил надежно идентифицировать наличие в сети ряда нелегитимных приложений, участвующих в файлообменных сетях, предположительно занимающихся распространением контрафактной мультимедийной продукции, и обеспечил как необходимую административную реакцию, так и блокирование этих приложений.

Проект 4.5.1.2. Развитие и поддержка сети передачи данных Сибир ского отделения РАН (Институт вычислительных технологий СО РАН) (№ Гос. рег. 01.2007 07870).

Координатор проекта: академик Ю.И. Шокин Основные направления работ В целом, проект предусматривает поддержку и развитие скоростных внешних, региональных и внутренних каналов передачи данных;


обеспечение выхода в глобальную сеть Internet;

создание узла связи для регионального обмена трафиком (IX);

поддержку и развитие системы телекоммуникационного и информаци онного обслуживания;

поддержку и накопление информационных ресурсов Отделения.

обеспечение систем защиты информации и безопасности работы в сети.

Направление 1. Организация новосибирского регионального распреде ленного узла обмена трафиком (NSK-GP), объединяющего три основных точки прихода региональных каналов для оптимизации потоков информа ции в целом в регионе СО РАН. Перевод внутренней инфраструктуры СПД СО РАН на использование коммутируемых соединений с общим «об лаком». Поддержка телекоммуникационного доступа по технологиям (V35, E/FE/GE и MPLS) со скоростью 2, 10, 34, 45, 100, 1000 Mbрs.

Направление 2. Создание на основе построенной телекоммуникационной инфраструктуры корпоративной цифровой телефонной сети Отделения, базирующейся на использовании распределенной системы цифровых те лефонных станций с коммутацией на прямых и IP соединениях (для связи с региональными центрами). Создание и поддержка систем видео- и аудио конференций.

Направление 3. Разработка технологий предоставления гарантированных сервисов (QoS) и систем разделения доступа. Теоретическое и экспери ментальное исследование поведения приложений в крупномасштабной корпоративной сети. Разработка методов обеспечения сетевой безопасно сти.

Направление 4. Разработка технологии создания единой интегрированной распределенной информационно-справочной системы. Разработка системы разграничения доступа и предоставления пользователям требуемых ресур сов на основе сертификатов.

Работы выполняются совместно с сотрудниками региональных научных центров СО РАН в Красноярске, Иркутске, Томске, Кемерово, Омске, Тю мени, Якутске, Улан-Уде при поддержке программы СО РАН «Информа ционно-телекоммуникационные ресурсы СО РАН» и проектов РФФИ.

Отчетность.

Раз в год результаты деятельности по проекту докладываются на заседании Президиума СО РАН и не реже двух раз в год – на заседаниях НКС про граммы «Информационно-телекоммуникационные ресурсы СО РАН». Не реже, чем раз в два года публикуется развернутый отчет.

Направление 1.

Приобретено необходимое оборудование для создания сетевого узла дос тупа СПД СО РАН в целом и КТС СО РАН в городе Москве на узле М9.

Проведена настройка этого оборудования и его тестовые испытания. Ре зультатом станет получение в собственное администрирование обеих гра ничных точек магистрали Новосибирск-Москва, что обеспечит возмож ность более эффективного использования коммуникационных ресурсов этой магистрали и создаст возможность системного управления трафиком.

Заказано необходимое оборудование кеширования веб-трафика в цен тральном узле управления сетью СО РАН, которое обеспечит более эффек тивное использование внешних каналов СО РАН, эквивалентное их рас ширению на 8-15%.

Направление 2.

Опытная эксплуатация корпоративной телефонной сети Сибирского отде ления (КТС СО РАН) позволила сформулировать практические рекомен дации для подключения к КТС СО РАН телефонных сетей региональных научных центров, традиционно испытывающих жесткий дефицит пропу скной способности каналов связи.

Проведены работы по расширению пропускной способности канала связи Новосибирск – Якутск. Применение современных технологий QoS в сети СПД СО РАН, позволило обеспечить качественный уровень связи в корпо ративной телефонной сети в этом направлении.

Рис. 2. 9. Схема подключения Московского узла к ЦУС СПД СО РАН, обеспечивающая доступ в сеть через разных провайдеров по двум каналам емкостью 60 и 45 Мбит/с, соответственно. Результатом является повышение отказоустойчивости каналов связи Рис. 2. 10. Структурная схема московского узла СО РАН: VoIP шлюз служит для под ключения к МГТС с целью решения задач ip-телефонии, подключение к точке обмена трафиком MSK-IX осуществляет пиринг с российскими провайдерами, сеть NSC под ключается к провайдеру RunNET Организованы новые точки подключения КТС СО РАН к телефон ной сети общего пользования, размещенные на технологической площадке 90-го отделения связи г. Новосибирска. В первую очередь, эта работа предназначена для подключения крупных телефонных сетей Института ядерной физики СО РАН, Института катализа СО РАН, Новосибирского госуниверситета. Проведены работы по организации дополнительных ка налов связи к сетям общего пользования, телефонной сети Института ката лиза СО РАН. Прорабатываются вопросы подключения телефонных сетей Института геологии и минералогии СО РАН, Института нефтегазовой гео физики СО РАН, Геофизической службы СО РАН и Института автоматики и электрометрии СО РАН. Прошел испытание и находится в опытной экс плуатации номерной план КТС СО РАН, ведется опытная эксплуатация подключений Якутского, Иркутского, Томского и Красноярского научных центров. Результатом выполненных работ стала «внутренняя» телефон ная сеть СО РАН, обеспечивающая переговоры между абонентами, рас положенными в подключенных научных центрах и организациях.

Начаты работы по созданию корпоративного медийного портала СО РАН, внутри которого будет осуществляться потоковое мультимедийное вещание. Реализация этого направления обеспечит возможности регуляр ной трансляции в пределах СО РАН и далее общеобразовательных про грамм, значимых мероприятий СО РАН и отдельных его организаций, ме роприятий местного и региональных уровней. Уже сегодня доступны ма териалы различных видеоконференций, проводимых с использованием мультимедийных сервисов СПД СО РАН.

Использование этих сервисов доступно каждой организации абоненту СПД СО РАН, обладающей необходимым минимальным ком плектом оборудования.

В отчетному году имели место:

трансляция презентации суперкомпьютера семейства «Скиф»в Том ском госуниверситете (февраль);

Рис. 2. 11. Ак. Ю.И. Шокин и Рис. 2.12. Участники видеоконференции ак. Н.Л. Добрецов из Томска трансляция из операционного зала ЦНМТ СО РАН в реальном вре мени операций известных специалистов по сосудистой хирургии проф. В.Ю. Богачева и проф. А.И. Шевелы во время проведения «Школы флеболога» (март);

трансляция заседаний общего собрания СО РАН из большого зала ДУ СО РАН в Томск и Красноярск (март);

трансляция в реальном времени мероприятий IV Российско Немецкой Школы по параллельным вычислениям по каналу Новоси бирск – Штутгарт и в пределах ННЦ СО РАН (июль);

Рис. 2. 13. Видеоконференция с Германией Рис. 2. 14. Участники школы трансляции лекции академика Ю.И. Шокина для участников конфе ренции молодых ученых СО РАН в ННЦ и ИрНЦ СО РАН (октябрь).

трансляция мероприятий мастер-класса «Эндоскопические методы в урологии» главного хирурга клиники правительства Москвы проф.

К.В. Пучкова (ноябрь).

Направление 3.

Создана и опробована специализированная система сбора информации, предназначенная для раннего обнаружения вредоносных воздействий на СПД СО РАН извне, выявления и анализа проявлений аномального пове дения компьютеров абонентов сети и наличия нелегитимных приложений с целью обеспечения приемлемого уровня безопасности сети в целом. В ходе опытной эксплуатации определены характеристики ее работоспособ ности, надежности и производительности.

Рис. 2. 15. Моментальный срез дина мики сетевых потоков между або нентами Рис. 2. 16. То же – в пространстве адресов Разработан и опробован комплекс программ для анализа связности потоков данных между абонентами СПД СО РАН и контроля динамики возникаю щих при этом топологических структур. Этот комплекс включает графиче ские средства отображения и анализа динамики потоков, обеспечивает в реальном масштабе времени соответствующей информацией технологиче ские службы сети, использующие результаты мониторинга для последую щего принятия управленческих решений.

Направление 4.

Начата опытно-промышленная эксплуатация прототипа базового инфор мационного сервера корпоративной распределенной информационной сис темы, основанной на стандартных протоколах Z39.50, HTTP, LDAP. Раз работана технология интеграции ресурсов из распределенных разнородных каталогов. Технология апробирована на 7 каталогах, содержащих данные о научно-организационных аспектах деятельности организации (ИВТ СО РАН). Сформирован и опубликован интегрированный каталог аннотиро ванных ссылок на внешние ресурсы. Создан пилотный вариант интегриро ванной информационной среды Института. Информация из системы может представляться на сайте ИВТ, на портале СО РАН и на портале РАН. Соз даны новые модули системы.

Разработана и реализована технология регулярной актуализации инфор мации о персонах (сотрудниках организации), предназначенной для внеш него доступа с использованием сетевых протоколов (HTTP и LDAP).

Проект 4.5.2.3. Разработка распределенных экспертных систем на ос нове ГИС и WEB- технологий для оценки риска от природных катаст роф(№ Гос. рег. 01.2007 07872).

Научный руководитель: д.ф.-м.н., Л.Б.Чубаров В рамках запланированных работ определены подходы к моделиро ванию наката катастрофических волн на отдельные фрагменты побережья.

Вычислительные алгоритмы основаны на классических уравнениях мелкой воды. Завершен цикл исследований двумерных в плане задач наката волн на модельные акватории «India-1», «India-2», «India-3». Эти акватории по строены на основе реальной батиметрии исследуемой акватории с исполь зованием процедур сглаживания. Структура этих акваторий воспроизводит характерные особенности структуры реального дна, состоящие в наличии пологих монотонных фрагментов, подводных возвышенностей и прибреж ных аномалий рельефа с некоторым увеличением глубины при выходе на сушу. Расчеты выполнялись с помощью двух независимых алгоритмов, первый из которых реализован на равномерной сетке и построен на базе схемы МакКормака. Второй алгоритм использует неравномерную адап тивную сетку, учитывающую особенности береговой линии и распределе ние глубин. На тестовых задачах удалось определить общие характеристи ки изучаемого волнового процесса, воспроизвести динамику уреза, срав нить расчетные мареограммы. При этом определены также оптимальные и близкие к оптимальным параметры вычислительных алгоритмов, оценены вычислительные затраты.

В направлении развития специализированной экспертной системы создан вычислительный модуль, способный воспроизводить основные ха рактеристики трансформации катастрофических волн при распростране нии их по океану вплоть до взаимодействия с берегом. Этот модуль обес печивает достоверность результатов моделирования в соответствии с экс пертным представлением, а также «абсолютную» устойчивость алгоритмов при расчетах на большие физические времена. Реализуемые модулем алго ритмы, основаны на классических уравнениях теории мелкой воды, запи санных в традиционной декартовой системе координат, которые, тем не менее, за счет применения ряда специальных процедур учитывают эффек ты сферичности Земли.

Рис. 2. 17. Моделирование движения ли нии уреза при накате катастрофической волны на берег. Слева – рельеф дна мо дельной области «India-1». Справа – движение линии уреза в различные мо менты времени Выполнены тестовые расчеты трансформации длинных волн в мо дельных акваториях с использованием нелинейно-дисперсионных гидро динамических моделей.

Рис. 2. 18. Распределение максимальных Рис. 2. 19. Трансформация волны в замкну амплитуд волны цунами в акватории, той акватории при взаимодействии с ци прилегающей к п-ву Камчатка. Расчет линдрическим островом. Сверху – схема выполнен с использованием Интегриро- расчетной области. Первый ряд – расчет ванной экспертной системы средства- по линейной модели мелкой воды, второй – ми включенного в ее состав вычисли- по нелинейной, третий – по нелинейно тельного модуля дисперсионной Проект 4.5.2.10. Разработка виртуальной информационно аналитической среды для фундаментальных и прикладных исследо ваний в области экологии и рационального природопользования (№ Гос. рег. 01.2007 07873).

Научный руководитель: академик Ю.И.Шокин 1. В настоящее время актуальной проблемой является описание про странственно-временного распределения метеорологических полей по данным измерений на основе математической модели атмосферы. Одним из популярных подходов к решению этой задачи является применение фильтра Калмана. Практическая реализация алгоритма, основанного на фильтре Калмана, в полной постановке для современных численных моде лей атмосферы невозможна из-за высокой размерности возникающих при этом систем уравнений и нелинейности прогнозируемых процессов. Ис следована применимость в этой задаче - алгоритма на примере простого одномерного уравнения адвекции.

2. Разработана методика восстановления значений концентрации газо вых составляющих на примере СО2 в узлах сетки заданного региона по данным о лесных пожарах и метеорологическим данным международного архива «Реанализ». Концентрации СО2 оцениваются с помощью построе ния обратных траекторий. Восстановление значений концентрации вдоль траекторий осуществляется с помощью процедуры усвоения данных, при этом используются данные с 10 по 20 августа 2002 года. Это соответствует пику пожарной активности на территории Республики Саха (Якутия), что подтверждают данные, полученные со спутника NOAA.

Рис. 2. 20. Картосхема распределения по- Рис. 2. 21. Пожары и зоны задымления жаров за пожарный сезон 2002 года Республики Саха (Якутия), по данным съемки NOAA/AVHR от 14.08.2002 г.

Рис. 2. 22. Результаты расчетов распространения примеси и ее концентрации для 0 0 0 региона 70 - 172,5 в.д. и 63,5 – 80 с.ш. в узлах сетки 2,50x2, 3. Для создания современной системы усвоения данных большое зна чение имеет правильное задание статистики ошибок прогноза. Это особен но важно в приземном слое атмосферы. В этом направлении получены следующие результаты:

Установлена модель WRF (Weather Research and Forecast, NCAR USA). Проведен расчет 6-часовых прогнозов по этой модели по лет ним данным в формате GFS за 2006 г.

Предложена методика оценки ковариаций ошибок 6-часового про гноза поля температуры в приземном слое в зависимости от степени устойчивости атмосферы. Для оценки горизонтальных корреляций в алгоритме используются градации расстояний между точками на блюдений. Ошибки прогноза оцениваются по вектору «невязок» – разности между наблюдениями и прогнозом. «Невязки» вычисляют ся по данным о температуре SINOP (наземные станции) и TEMP (аэрологические наблюдения), а также 6-часовым прогнозам поля температуры по модели WRF.

Разработан программный код для оценки вертикальных ковариаций ошибок прогноза в приземном слое атмосферы. Вертикальная кова риационная матрица определяется по «невязкам», вычисленным по данным за июнь-август 2006 г. Матрица вычислялась на p-уровнях от 1000 до 700 мбар с шагом 25 мбар. Рассматривались 2 случая – «ус тойчивой» (stab) и «неустойчивой» (unstab) стратификации.

2. stab 1. unstab 0. 0 50 100 150 200 250 -0. Рис. 2. 23. Вертикальные ковариации ошибок прогноза поля температуры в приземном слое атмосферы (в зависимости от устойчивости). По оси абсцисс отложена раз ность (1000 мбар – р), где р – давление Рис. 2. 24. Поле прогноза температуры ( K ) для региона Сибири по модели WRF (кони ческая проекция). Черными точками обозначены наземные станции, желтыми – аэрологические 4. Разработана численная модель загрязнения приземного слоя атмо сферы ракетным топливом, которое может вытекать из баков падающей ракетной ступени на всех этапах ее падения, начиная с момента отделения от ракеты-носителя на больших высотах. В модели рассматривается дина мика падения в атмосфере испаряющихся капель топлива, а также времен ная эволюция образующегося при этом облака паров. Эволюция определя ется ветровым сносом, атмосферной турбулентной диффузией и поглоще нием паров на подстилающей поверхности. В численной модели исполь зуются подвижные адаптивные трехмерные сетки, позволяющие более эф фективно учесть локализованный характер источников паров и реальный рельеф земной поверхности в районе падения ступени. Результаты предва рительных расчетов подтверждают, что выброс остатков топлива из бака ракетной ступени на больших высотах (когда ступень имеет еще достаточ но большую скорость) решает проблему устранения экологических рисков, связанных с возможностью загрязнения земной поверхности остатками ра кетного топлива.

5. Предложена методика разделения формаций лесной растительности с близкими спектрально-яркостными характеристиками по данным съемки со спутника Landsat 7 ETM+.

6. Разработан и исследован вычислительно эффективный непарамет рический алгоритм классификации данных дистанционного зондирования, основанный на выделении информативных признаков для изолированных групп близких классов и использовании этих признаков при построении дерева решений.

7. Создана вычислительная технология определения цунами-риска, включающая этапы подготовки исходных массивов батиметрической ин формации;

определения основных расчетных областей, точек установки расчетных мареографов, а также совокупности модельных «реальных»

землетрясений. Определены совокупности математических моделей, адек ватно воспроизводящих этапы генерации волны цунами сейсмическим ис точником и трансформацию этой волны при ее распространении по аква тории. Создана система вычислительных и общесистемных алгоритмов для серийного расчета начальных возмущений свободной поверхности, подго товлены модифицированные версии вычислительных алгоритмов для рас чета трансформации волн цунами от области источника возмущения вплоть до линии берега. Созданы система управляющих алгоритмов для проведения серийных расчетов;

система управления данными, а также дос таточно простой и гибкий интерфейс доступа к информации. Выполнен большой объем производственных расчетов.

Рис. 2. 25. Слева – схемы располо жения модельных «реальных» очагов цунами различной магнитуды.

Справа – схема акватории, приле гающей к п-ву Камчатка 8. Разработаны алгоритмы извлечения характеристик отражения под стилающей поверхности Земли (альбедо) из данных космических наблю дений и организован доступ к этим данным с использованием MapServer Open Source. Для выполнения задачи выбран GeoServer, поддерживающий спецификации Web Map Service, Web Feature Service, Styled Layer Descriptor. Для работы с веб-картой выбрано приложение Google Maps, по зволяющее отображать ГИС-данные на фоне космических снимков, пре доставляемых компанией Google (http://space.kinetics.nsc.ru/albedo).

Рис. 2. 26. Извлечение альбедо из спутниковых снимков TERRA/MODIS 9. Запущен в эксплуатацию ГИС-портал СО РАН (http://gis.sbras.ru), разработанный на базе свободно распространяемого ПО «WordPress». Он содержит информацию о работах в области геоинформатики, проводимых в СО РАН. В настоящее время происходит информационное наполнение портала. Портал включает Форум на основе закупленного ПО «vBulletin».

10. Разработана технология интеграции ресурсов из распределенных разнородных каталогов. В ее основу положены расширяемая модель дан ных интеграционного каталога и унификация процедур загрузки и извле чения данных из разнородных источников. В отличие от существующих решений (ISO-23950, LDAP), применена так называемая «ссылочная инте грация», когда объектами интеграционной функции являются не данные, содержащиеся в ресурсах, а сами ресурсы. При этом содержание ресурсов обрабатывается исключительно для извлечения связей с другими ресурса ми. Результатом такой интеграции является система, концептуально напо минающая современные веб-порталы. Предоставляя интегрированный доступ к разнообразным ресурсам, она не содержит никаких сведений о них, за исключением параметров доступа и базовых метаданных.

В результате сформирован и опубликован интегрированный каталог аннотированных ссылок на внешние ресурсы, а также связей между ними.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.